畢業(yè)答辯-簡(jiǎn)易疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)

1、題目：簡(jiǎn)易疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)研究背景： 疲勞試驗(yàn)機(jī)主要功能是檢測(cè)材料疲勞、探測(cè)材料的疲勞壽命。通過(guò)對(duì)于材料裂紋的檢測(cè)，疲勞試驗(yàn)機(jī)可以檢測(cè)得出所測(cè)材料的基本性能、疲勞特性及其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論。在如今的材料檢測(cè)領(lǐng)域上，疲勞試驗(yàn)機(jī)有著非常重要的決定性影響。研究意義： 對(duì)于材料疲勞性能的檢測(cè)是科學(xué)家在科學(xué)研究中想要了解的重點(diǎn)內(nèi)容，而疲勞試驗(yàn)機(jī)能夠以試驗(yàn)的形式對(duì)材料加以校核檢驗(yàn)，并最終找出所測(cè)材料的一般疲勞規(guī)律。研究目標(biāo)和問(wèn)題： 本課題設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，主要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)試件的三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)。解決問(wèn)題主要包括試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1 疲勞試驗(yàn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)2 疲勞試

2、驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3 機(jī)械結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)疲勞試驗(yàn)機(jī)機(jī)械部分總體設(shè)計(jì)說(shuō)明：疲勞試驗(yàn)機(jī)機(jī)械部分總體設(shè)計(jì)說(shuō)明：1 試驗(yàn)機(jī)的加載形式為曲柄偏心式，能夠完成三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，其示意圖見(jiàn)圖1；2 試件及三點(diǎn)彎曲加載示意圖見(jiàn)圖2；3 驅(qū)動(dòng)載荷為交變載荷，并且選擇對(duì)稱循壞應(yīng)力類型，見(jiàn)圖3。圖1圖2圖3疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)說(shuō)明： 1 控制系統(tǒng)基本原理：三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)變頻器控制輸出扭矩，經(jīng)過(guò)齒輪和轉(zhuǎn)軸傳遞給加載機(jī)構(gòu)。此疲勞試驗(yàn)機(jī)基本控制路線見(jiàn)圖4： 2 檢測(cè)系統(tǒng)說(shuō)明：試驗(yàn)機(jī)的主要檢測(cè)工作是測(cè)量交變載荷的大小和試件承受載荷的循環(huán)次數(shù)，其控制原理圖見(jiàn)圖5：圖4圖5 試驗(yàn)機(jī)機(jī)械

3、結(jié)構(gòu)組成：加載機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)桿、機(jī)架和夾具等。它的裝配圖見(jiàn)圖6：圖61 加載機(jī)構(gòu)：為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖7。主要零件說(shuō)明：圖7 2 轉(zhuǎn)軸：它的材料為45鋼，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8，其中截面A到B、截面A到C及截面B到D的距離分別為68、76和76mm。轉(zhuǎn)軸輸出的轉(zhuǎn)矩為9.5N.m，與電動(dòng)機(jī)相適應(yīng)。圖8 3 驅(qū)動(dòng)桿：其作用和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊相同，其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖9，其最小截面直徑為24mm。圖9 4 夾具：疲勞破壞一般會(huì)先出現(xiàn)在夾持端，對(duì)它的設(shè)計(jì)也很重要。如圖10，夾具上夾板為半圓柱狀，下夾板為圓柱狀。圖10 試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)說(shuō)明：圖11 電氣控制系統(tǒng)的要求是可靠簡(jiǎn)單，能夠控制電機(jī)的起停，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及有

4、級(jí)變速，它的控制圖見(jiàn)圖11。選擇額定轉(zhuǎn)矩為9.5N.m，標(biāo)稱功率為1.5kw的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，額定電流為4.8A，功率為2.2KW的三菱變頻器。試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)說(shuō)明： 1 交變載荷循環(huán)次數(shù)的系統(tǒng)說(shuō)：系統(tǒng)主要包括接近開(kāi)關(guān)與單片機(jī)，其連接電路見(jiàn)圖12。圖12 2(1) 交變載荷測(cè)試系統(tǒng)：采用電阻應(yīng)變式傳感器采集信號(hào)，通過(guò)放大電路放大，經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，最后經(jīng)單片機(jī)處理后，顯示出來(lái)。其基本原理框圖見(jiàn)圖13：圖13 2(2) 交變載荷測(cè)試系統(tǒng)的軟件說(shuō)明：主程序進(jìn)行初始化，接著由單片機(jī)輸出信號(hào)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行啟動(dòng)。調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后在顯示器上顯示相應(yīng)的載荷值。其流程圖見(jiàn)圖14：圖14 此簡(jiǎn)易疲勞試驗(yàn)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，它的主要特點(diǎn)如下： 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分：加載機(jī)構(gòu)為曲柄偏心輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變?cè)嚰目缇嗪推妮喦拈L(zhǎng)度，可以把不同交變載荷施加到試件上。并主要設(shè)計(jì)并校核了轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)